CN219064538U - 一种双通道霍尔式角度编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双通道霍尔式电磁式角度编码器，旋转轴、下轴承、上轴承、基座、多对极磁铁套、多对极磁铁、单对极磁铁、径向电路板、轴向电路板0；所述旋转轴顶部圆形凹槽0内放置一径向充磁的单对极磁铁，所述多对极磁铁套通过螺钉固定在旋转轴上，所述多对极磁铁嵌于多对极磁铁套内，铜螺柱固定在基座上，所述径向电路板通过螺钉固定于铜螺柱上，所述径向电路板上的单对极磁解码芯片与单对极磁铁相对，这种双通道测角模式可在保留绝对零位的基础上提高编码器的角度分辨率，从而大幅提升霍尔电磁式角度编码器的技术水平及应用领域。

Description

一种双通道霍尔式角度编码器

技术领域

本实用新型涉及角度编码器，尤其涉及一种双通道霍尔电磁式角度编码器。

背景技术

角度编码器是将结构体、法兰、旋转轴、轴承、电路解码板等部件用外罩封装成一个紧凑的结构体，引出连接轴与被测轴系相连，角度编码器作为一种精密测角元件在机器人关节臂、伺服电机、风力发电机、汽车、加工中心、机床、测试转台、纺织设备等行业应用极为广泛。

最常用的电磁式角度编码器即霍尔式角度编码器，它是在编码器内部的轴系上固定一径向充磁的1对极圆形磁铁，在与磁铁相对应的固定端安置一集成了霍尔敏感元件的磁解码芯片，当轴系带动圆形磁铁转动时，磁解码芯片将感应到变化的电磁场并将其转换为数字化的电信号，通过对此电信号进行解码即可测出当前轴系的转角。

霍尔电磁式角度编码器的分辨率取决于所应用的磁解码芯片的分辨率，目前磁解码芯片的分辨率最高的是安华高公司研制的AEAT-6600，可达到16位。

为进一步提高角度编码器的分辨率，可增加磁铁的极对数，但这种增加磁铁极对数的方法虽然可以提高编码器的分辨率，但也会造成编码器失去绝对零点，如何使得霍尔电磁式角度编码器既具备绝对零点，同时又有高的分辨率，成为当前霍尔电磁式角度编码器的技术难题。

发明内容

为此，本实用新型提出一种双通道霍尔式角度编码器以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种双通道霍尔式角度编码器，其包括旋转轴、下轴承、上轴承、基座、多对极磁铁套、多对极磁铁、单对极磁铁、径向电路板、轴向电路板；所述下轴承内圈套在旋转轴的下轴承位上，所述上轴承内圈套在旋转轴的上轴承位上，将旋转轴连同上下轴承一起套入基座内，其中上轴承的外圈被基座的上轴承位顶住以防止旋转轴向上窜动，下轴承则采用环氧树脂粘胶固化的方式与基座的内壁进行固定以防止旋转轴向下窜动。

在旋转轴顶部圆形凹槽内放置一径向充磁的单对极磁铁，随后将多对极磁铁套用螺钉固定在旋转轴上，再将多对极磁铁嵌入到多对极磁铁套内。

将铜螺柱固定在基座上，随后将径向电路板放置在铜螺柱上用螺钉固定，令径向电路板上的单对极磁解码芯片与单对极磁铁相对，间距约2mm。

将轴向电路板焊接到径向电路板上，轴向电路板上的多对极磁解码芯片与多对极磁铁相对，间距约2mm。

进一步，作为优选，所述多对极磁铁为4对极，这样旋转轴带动多对极磁铁每转过一圈（360°），解码出的电角度则会变化4个周期，多对极磁铁的磁极沿磁铁外圆呈环状分布，若多对极磁解码芯片选择的是16位分辨率，则角度编码器的分辨率将可达到18位，从而实现了高分辨率测角。

当旋转轴带动单对极磁铁每转过一圈（360°），解码出的电角度则会变化1个周期，从而实现了绝对零位的角度测量。

将单对极与多对极解码出的角度值进行融合，即可实现具备绝对零位的高分辨率角度测量系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

传统霍尔电磁式角度编码器因磁解码芯片最高到16位使得此类编码器的分辨率很难提升，如果将磁铁由单对极改为多对极虽然可以提升分辨率，但却没有了绝对零点，本实用新型在结构上进行改进，实现霍尔电磁式角度编码器的双通道解码，其中单对极磁铁用于绝对零点定位，多对极磁铁用于实现高分辨率测角，这种双通道测角模式可大幅提升霍尔电磁式角度编码器的技术水平及应用领域。

附图说明

图1为一种双通道霍尔电磁式角度编码器的立体结构示意图。

图2为一种双通道霍尔电磁式角度编码器中法兰、单对极磁铁及旋转轴的结构示意图。

图3为一种双通道霍尔电磁式角度编码器中法兰、单对极磁铁、多对极磁铁的结构示意图。

图4为一种双通道霍尔电磁式角度编码器中多对极磁铁套的俯视结构示意图。

图5为一种双通道霍尔电磁式角度编码器中多对极磁铁套的仰视结构示意图。

图6为一种双通道霍尔电磁式角度编码器中旋转轴及上下轴承的结构示意图。

图7为一种双通道霍尔电磁式角度编码器中法兰的仰视结构示意图。

图中：1、旋转轴；2、基座；3、多对极磁铁套；4、多对极磁铁；5、单对极磁铁；6、单对极磁解码芯片；7、径向电路板；8、导线；9、多对极磁解码芯片；10、轴向电路板；11、基座的安装孔；12、上轴承；13、多对极磁铁套固定螺钉；14、多对极磁铁套安装孔；15、多对极磁铁套外壁；16、多对极磁铁套内壁；17、下轴承；18、旋转轴的下轴承位；19、旋转轴的上轴承位；20、旋转轴顶部圆形凹槽；21、旋转轴上端的安装孔；22、基座的内壁；23、铜螺柱；24、基座的上轴承位。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例：请参阅附图1-7，本实用新型提供一种技术方案：一种双通道霍尔式角度编码器，其包括旋转轴1、下轴承17、上轴承12、基座2、多对极磁铁套3、多对极磁铁4、单对极磁铁5、径向电路板7、轴向电路板10；所述下轴承17内圈套在旋转轴1的下轴承位18上，所述上轴承12内圈套在旋转轴1的上轴承位19上，将旋转轴1连同上轴承12及下轴承17一起套入基座2内，其中上轴承12的外圈被基座2的上轴承位24顶住以防止旋转轴1向上窜动，下轴承则采用环氧树脂粘胶固化的方式与基座2的内壁22进行固定以防止旋转轴1向下窜动。

在旋转轴1顶部圆形凹槽20内放置一径向充磁的单对极磁铁5，随后将多对极磁铁套3用螺钉13固定在旋转轴1上，再将多对极磁铁4嵌入吸附到钢材质的多对极磁铁套3内。

将铜螺柱23固定在基座2上，随后将径向电路板7放置在铜螺柱23上用螺钉固定，令径向电路板7上的单对极磁解码芯片6与单对极磁铁5相对，间距约2mm。

将轴向电路板10焊接到径向电路板7上，轴向电路板10上的多对极磁解码芯片9与多对极磁铁4相对，间距约2mm。

进一步，作为优选，所述多对极磁铁为4对极，多对极磁铁4的磁极沿磁铁外圆呈环状分布，这样旋转轴1带动多对极磁铁4每转过一圈（360°），多对极磁解码芯片9解码出的电角度则会变化4个周期，若磁解码芯片选择的是16位分辨率，则角度编码器的分辨率将可达到18位，从而实现了高分辨率测角。

旋转轴1带动单对极磁铁5每转过一圈（360°），单对极磁解码芯片6解码出的电角度则会变化1个周期，从而可实现绝对零位的角度测量。

将单对极磁解码芯片6与多对极磁解码芯片9解码出的角度值进行融合，即可实现具备绝对零位的高分辨率角度测量系统。

Claims (1)

1.一种双通道霍尔式角度编码器，其特征在于，包括：旋转轴(1)、下轴承(17)、上轴承(12)、基座(2)、多对极磁铁套(3)、多对极磁铁(4)、单对极磁铁(5)、径向电路板(7)、轴向电路板(10)；所述旋转轴(1)顶部圆形凹槽(20)内放置一径向充磁的单对极磁铁(5)，所述多对极磁铁套(3)通过螺钉(13)固定在旋转轴(1)上，所述多对极磁铁(4)嵌于多对极磁铁套(3)内，铜螺柱(23)固定在基座(2)上，所述径向电路板(7)通过螺钉固定于铜螺柱(23)上，所述径向电路板(7)上的单对极磁解码芯片(6)与单对极磁铁(5)相对，所述轴向电路板(10)焊接于径向电路板(7)上，所述轴向电路板(10)上的多对极磁解码芯片(9)与多对极磁铁(4)相对。

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